剑桥雅思9Test3阅读P3翻译

发布时间:2019-07-13 来源:未知 浏览次数:194

信息理论——伟大的构想

从根本上说,信息理论是一切事物的中心——从DVD播放器、DNA遗传密码,到宇宙物理学。一直以来信息理论对通信科学的发展都极为重要,它使数据可以电子化传送,因而也对我们的生活产生了重大影响。

A2002年4月发生的一件事展现了信息理论的一大应用。1977年发射的太空探测器“旅行者1号”发回了木星和土星的壮观照片,然后飞出太阳系开始它的单程旅行,飞往其他恒星执行任务。25年来,“旅行者1 号”始终暴露在寒冷的深空中,它的性能开始逐渐衰退,传感器和电路已经接近崩溃的边缘。美国宇航 局专家意识到他们必须采取措施,否则就会永远和“旅行者1号”失去联系。为了解决这一问题,他们的方案是给“旅行者1号”发去信息,指导它用备件更换已经出现故障的部件。考虑到“旅行者1号”距离地 球120亿公里之远,这并不是一项简单的任务。信息最终通过美国宇航局深空网的无线电天线传送到了太空深处。该信息虽然以光速传播,却还是花了11个小时才到达远在冥王星轨道之外的目标。然而令人难以置信的是,这颗小小的探测器成功接收到了来自故乡星球微弱的召唤,并顺利地更换了零件。

B这是有史以来最远距离的修理工作,也是美国宇航局工程师的一大成功。但是,这也突出显示了(信息)技术的惊人力量,这些技术由一年前(注:2001年)刚刚离世的美国通信工程师Claude Shannon研发。.Claude Shannon于1916年出生于密歇根州的佩托斯基。他少年时便展示出了在数学与制作小器械方面的天赋,而且在学生时期就在计算机的基础技术上取得了多项突破。在贝尔实验室时,Shannon发展了信息理论,但他并不看重因此而获得的荣誉。20世纪40年代,他一手创立了完整的通信科学理论,随后该理论得到了广泛应用,从DVD到卫星通信,再到条形码——总之,需要快速而又准确传送数据的所有领域都应用到了通信科学。

C1939年,22岁的Shannon是著名的麻省理工学院工程系的研究生,那时候通信科学的实际应用似乎遥不 可及,与当时他在研究工作中实际使用的技术相差很远。他从一个再简单不过的目标开始着手确 定“信息”的准确概念。Shannon认为最基本的信息形式是判断事物正确与否,这可以用二进制单位“比 特”以1或者0的形式记录。确定了这个最基本的单位后,Shannon开始阐释关于信息的其他模糊概念以 及如何在不同地点之间传送信息;在这一过程中,他得到了惊人的发现一信息总是能够克服“噪声”的随机干扰而被完整传送。

D“噪声”通常是指干扰真正信息的无用声音——通过用精确的数学计算得出噪声影响的定理,信息理论概括出了上述这个观点。Shannon特别指出,噪声决定了信息通过信道无误差传送的极限速度。这个速度取决于信号与噪声在信道中传送时的相对强度以及信道传送数据的能力(即带宽)。该速度单位为比 特/秒,是在给定的信号强度和噪声水平下,信息无误差传送的最大绝对速度。Shannon指出,提高这一 速度的有效方法是在所使用的通信系统的传送能力(即带宽)范围内,找到将信息打包(即编码)的方式 来应对噪声的破坏。

E多年以来科学家们已经设计出了许多编码方式,也证实了这些方式对许多技术成就而言是至关重要的。旅行者号航天器利用编码传送数据,这些编码在每比特信息上都额外增加了一比特信息,使错误率 仅为万分之一,因而得到了行星的极其清晰的图片。其他一些编码已经成为了我们日常生活的一部分,比如通用商品代码或称条形码。这些编码都使用了一个简单的纠错系统,确保超市的扫码器能够读出 甚至是在一个弄皱了的薯条袋上的价格。就在最近的1993年,工程师们取得了一项重大突破,发现了所谓的Turbo码,这与Shannon提出的信息可以安全传送的最大速度极限非常接近。现在,Turbo码在移动可视电话变革中起着关键的作用。    F通过去除含有较少真实信息的多余数据,Shannon也为开发更有效率地存储信息的方式奠定了基础。 正如手机短信“ICNCU”(I can see you的缩写)一样,往往在省略很多数据之后,意思基本保持不变。然而,由于存在信息纠错,省略也有一个极限,一旦超越这个极限信息就会变得含糊不清。Shannon说明了如何计算这一极限,为设计信息压缩方法从而将最大的信息量塞进最小的空间开辟了道路。

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